4 alteraciÓn del rÉgimen de caudales caso urra i

MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS ___________________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________ ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS

4-1

4 ALTERACIÓN DEL RÉGIMEN DE CAUDALES

CASO URRA I

Este capítulo busca establecer cómo y en qué medida se ha alterado el régimen natural

de caudales del río Sinú a raíz de la operación del proyecto hidroeléctrico Urrá I. En

primera instancia se aplicó una metodología usada y consolidada internacionalmente para

la evaluación de este tipo de alteraciones causadas por embalses llamada IHA (Índices de

Alteración Hidrológica). Posteriormente se aplicó la propuesta metodológica AVFD

(Análisis de Variabilidad, Frecuencia y Duración) considerando lineamientos estándar del

medio Colombiano, buscando el mismo objetivo, que contempla la operación del proyecto

a resolución horaria.

4.1 Generalidades

4.1.1 Localización de la zona de estudio

La cuenca del río Sinú está localizada al nordeste de Colombia, en la región del Caribe,

con una extensión de 13952 km², de la cual el 93% pertenece al departamento de

Córdoba, el 6% a Antioquia y el 1% a Sucre.

El río Sinú nace en el nudo del Paramillo, en la cordillera Occidental a 3700 msnm,

atraviesa la cuenca de sur a norte en un longitud de 437.9 km y desemboca en el mar

Caribe, en el Delta Tinajones (CVS, 2004). En su travesía, el río Sinú, encuentra

diferentes ecosistemas producto de las variaciones altitudinales, climáticas, geológicas,

edafológicas y antrópicas presentes en la cuenca. Desde el año 2000 sus aguas son

captadas por el embalse Urrá I, construido para la generación de energía eléctrica y el

control de inundaciones.

Aguas arriba del embalse se encuentran los altos andinos; mientras que aguas abajo, el

río atraviesa la planicie aluvial y establece complejas interacciones con caños, ciénagas y

áreas pantanosas que captan sus excesos de aguas en el período de caudales máximos

y los devuelven al río en época de estiaje. Se destacan la ciénaga Betancí, conectada al

río por el caño Betancí; las ciénagas de la margen izquierda (Del Sinú, Cambo, Bañó, El

Moro, Quemao, El Corralito, Berlín, Turvari, Redonda, El Deseo), los humedales anexos al

delta y a la bahía de Cispatá que incluyen zonas de manglares, y el Complejo Cenagoso

del Bajo Sinú (CVS, 2004).



4-2

El Complejo Cenagoso del Bajo Sinú se encuentra localizado en la parte norte del

Departamento de Córdoba, en la margen derecha del río Sinú, formando parte de los

territorios de los municipios de Lorica, Purísima, Momil, Chimá, Cotorra, San Pelayo y

Ciénaga de Oro. Geográficamente el Complejo Cenagoso se ubica entre las coordenadas

1440000 a 1527000 metros Norte y 800000 a 855000 metros Este, con origen Bogotá

(1´000.000 mE, 1´000.000 mN) Geoide WGS 1984. Barrientos (2008). Ver Figura 4.1.

Figura 4.1. Localización de la zona de estudio. Cuenca del río Sinú y embalse Urrá I.

4.1.2 Descripción del proyecto Hidroeléctrico URRÁ I

Las obras principales del proyecto multipropósito de Urrá I, se encuentran localizadas

sobre el río Sinú, 60 km. al sur del municipio de Tierralta, en el departamento de Córdoba.



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Consta de una presa y un dique auxiliar de 73 y 51 m de altura respectivamente

levantados en el sitio Mano Vieja. El embalse tiene un nivel máximo probable de

inundación en la cota 132 m.s.n.m, y niveles máximo y mínimo de operación en las cotas

128.5 y 107 m.s.n.m respectivamente. El salto hidráulico neto varía según el nivel del

embalse, entre 32.9 y 54.4 metros columna de agua.

El sitio seleccionado para la construcción de la presa corresponde a la desembocadura de

la quebrada Mano Vieja, localizada en la margen derecha del río, en el extremo inferior

del lugar denominado Angostura de Urrá, garganta de aproximadamente 1.5 km., de

longitud, que marca el límite entre el alto Sinú y el Valle del río Sinú. La cuenca tributaria

del embalse posee una extensión de 4600 km2 y el caudal medio del río en la Angostura

de Urrá es de 349 m3/s.

La estructura de captación localizada en la margen derecha del río es de tipo superficial y

en su casa de maquinas aloja cuatro turbinas Francis acopladas directamente a sus

respectivas unidades de generación. Cada una trabaja con un caudal de diseño de 175

m3/s y una potencia nominal de 85 MW.

Durante la construcción de la presa, el río fue desviado mediante una ataguía de 39 m de

altura y conducido por 2 túneles localizados sobre la margen derecha, capaces de

evacuar una creciente máxima de 2900 m3/s, equivalente a un periodo de retorno de 50

años.

Uno de los túneles de desviación quedó habilitado para funcionar como descarga de

fondo durante la operación del embalse, con capacidad para evacuar un caudal máximo

de 322 m3/s.

El rebosadero es de tipo canal abierto con estructura a flujo libre, con la capacidad para

manejar el caudal de 14900 m3/s, correspondiente a la avenida máxima probable.

El área de inundación del embalse es de 74 km2, con un volumen total de 1740 *106 m3 y

un volumen útil de 1200 *106 m3. La capacidad instalada es de 340 MW y una energía

media estimada en 1421 Gigavatios/hora/año.

La energía generada es evacuada por 2 líneas a 230 kv, 84.5 km, de longitud hasta la

subestación Cerromatoso, localizada en el municipio de Montelíbano que se encuentra a

su vez conectada al sistema nacional de 500kv.

Las características técnicas del proyecto multipropósito Urrá I, son las descritas en la

Tabla 4.1 a continuación.



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Tabla 4.1. Datos generales del proyecto multipropósito Urrá I

Embalse 7400 Ha

Volumen útil 1200 *106 m3.

Volumen total 1740 *106 m3

Energía media 1421 GWH/año

Capacidad instalada 340 MW.

4 unidades 85 MW c/u

Interconexión red nacional Subestación Cerromatoso por línea 230Kv

Área de hoya hidrográfica 4600 km2

Caudal de diseño 700 m3/s

Precipitación media sitio de la presa 1850 mm

Caudal medio del río sitio de la presa 349 m3/s

SISTEMA DE DESVIACIÓN

Sistema Ataguía y túneles

Altura de la ataguía 39 m

Volumen ataguía 0.6 *106 m3

Número de túneles 2

Diámetro hidráulica de los túneles 7.0 m

Longitud de los túneles 1183 m

Descarga por los dos túneles 1108 m3/s

Creciente máxima de desviación (pico) 2900 m3/s

Frecuencia 50 años

PRESA Y DIQUE AUXILIAR

Tipo: Núcleo impermeable de gravas arcillosas con protección de enrocado

Altura de la presa 73 m

Altura del dique 51 m

Longitud de la cresta 1300 m

REBOSADERO

Tipo Flujo libre

Caudal máxima de descarga 9800 m3/s

ESTRUCTURA DE TOMA

Tipo Rejas inclinadas y pozos de compuertas

Número de bocatomas 4

Caudal del diseño por bocatoma 175 m3/s

Número de compuertas de servicio 4

Tipo Planas con ruedas

CONDUCCIONES DE CARGA

Tipo Túneles blindados y tubería superficial

Número de conductos 4

Diámetro 6.5 m



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Longitud de cada conducto 120 m

CASA DE MAQUINAS

Tipo Superficial

Altura máxima 44 m

Longitud 131 m

Ancho 22 m

Número de puentes grúas 2

Cota de eje de turbinas 68 m.s.n.m

DESCARGA DE FONDO

Cantidad 1

Control en el túnel # 2 Válvula deslizante

TURBINAS

Cantidad 4

Tipo Francis

Velocidad nominal 120 RPM

Potencia de diseño 85 MW

Caudal de diseño 175 m3/s

GENERADORES

Cantidad 4

Tipo Sombrilla

Capacidad nominal 92 MVA

Tensión 13.8 Kv

Factor de potencia 0.9

Frecuencia 60 HZ

TRANSFORMADORES TRIFASICOS

Tipo ONAF

Cantidad 5

Frecuencia 60 HZ

Capacidad 105 MVA

Número de arrollamientos 2

Voltaje primario 13.8 Kv

Voltaje secundario 230 Kv

GENERACION

Energía firme anual de operación conjunta 1175 GWH

Energía secundaria anual 246 GWH

Energía promedio anual 1421 GWH



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4.1.3 Problemática asociada

El proyecto hidroeléctrico Urrá I fue originado y concebido como Multipropósito, en la

década de los 50, como idea del Gobierno Nacional para poder abastecer de energía

eléctrica a la Costa Atlántica Colombiana. En la década de los 80 se hizo proyecto de

importancia nacional y la firma Gómez Caijiao realizó el diseño técnico de todos sus

aspectos. En el año de 1993 se inició su construcción y el llenado del mismo se realizó en

1999, desde finales de este año viene operando ininterrumpidamente.

Este proyecto siempre ha tenido contradictores, en la fase de construcción y de

otorgamiento de la licencia ambiental de operación, las comunidades indígenas (Embera-

Katio) fueron las más fuertes opositoras debido a sus fuertes políticas de reasentamiento

y al deterioro de sus actividades productivas, y en la fase de operación las empresas

generadoras de energía competidoras han sido las principales contradictoras a sus

políticas de operación, estas por considerar que Urra I no puede funcionar bajo

restricciones de operación distintas a los otros generadores.

Actualmente, el proyecto hidroeléctrico ha sido cuestionado en su función de regulador de

crecientes. Durante los años 2006 y 2007, las graves inundaciones en la cuenca del río

Sinú cuestionaron la funcionalidad y la política de operación para regular el caudal de río

Sinú.

4.1.4 Marco legal de operación

El proyecto hidroeléctrico Urrá I tiene propósitos múltiples: el control de inundaciones

aguas abajo de la presa y la generación de energía eléctrica. Asociados a estos

propósitos se establecen varios tipos de restricciones de tipo económico, social y

ambiental. Estas restricciones están expresadas en la licencia ambiental otorgada por la

autoridad ambiental pertinente, en este caso, para Urrá I se encuentran en la Resolución

838 de 1999 del Ministerio del Medio Ambiente.

Las principales obligaciones a las que hace referencia la Resolución 838 de 1999 se

muestran en los siguientes apartes:

1.3.4 Caudal y niveles: Con un monitoreo con frecuencias iguales a las establecidas para

el oxígeno disuelto, la Empresa URRA S.A. E.S.P. deberá preparar una curva de oxígeno

disuelto contra caudal. Para la estación ubicada en el sitio de descarga al cauce del río

Sinú y para las ubicadas en los caños, se debe tener el registro continuo de caudales con

los limnígrafos. (…)



4-7

1.6 Seguimiento y monitoreo de la dinámica río - ciénagas y calidad del agua

1.6.1 La Empresa URRA S.A. E.S.P. deberá garantizar el intercambio de agua río-

ciénagas simulando las curvas históricas de caudales naturales del río.

1.6.2. La Empresa URRÁ S.A. E.S.P. deberá adelantar el siguiente Plan de Seguimiento y

Monitoreo, para determinar la calidad del agua en las ciénagas: (…)

1.11. La Empresa URRA S.A. E.S.P. deberá garantizar en todo momento una descarga

mínima de 75 metros cúbicos por segundo que permita la descarga por la estructura de

carga de las turbinas. Igualmente una vez alcanzada la cota, la Empresa no podrá

efectuar descargas por las compuertas de fondo, salvo que debido a condiciones de

lluvias extremas y con el objeto de garantizar la capacidad reguladora del embalse, se

haga necesario efectuar descargas por dichas compuertas. Lo anterior solo podrá ser

realizado previa información a este Ministerio y en todo caso deberá garantizar la calidad

del agua en las condiciones señaladas en el punto 1.1. del presente articulo. (…)

2.11. La Empresa URRA S.A, E.S.P. deberá garantizar durante la operación del proyecto,

un adecuado manejo hidráulico en la aplicación de las reglas de operación, con el

propósito de crear crecientes artificiales para asegurar el estimulo gonadal de las

especies ícticas, simulando las curvas de caudales naturales históricos que se han

registrado para el río. De esta forma y atendiendo al ciclo hidrológico anual al inicio de la

época de lluvias, se deben generar incrementos en los caudales creando picos que no

sean inferiores a los 400 m³/seg, para asegurar la entrada de larvas, tanto a la Ciénaga de

Betancí como a la Ciénaga de Lorica. (…)

En este marco, queda claro que la empresa URRA S.A., E.S.P. tiene restricciones de

operación las cuales debe cumplir. Estas restricciones, incluyen planes de monitoreo y

control aguas abajo del embalse para garantizar la calidad del agua y minimizar los

impactos ambientales generados.

Aunque la Resolución 838 contiene restricciones ambientales para los caudales mínimos

de descarga y además restringe la operación a la utilización de reglas que simulen las

curvas de caudales históricos naturales, no es específica en cuanto a la operación a

escalas de tiempo menores que las diarias.

Como ya se conoce, una de las funciones principales de los embalses es garantizar un

caudal regulado de descargas, que mantenga el embalse en el nivel suficiente para

garantizar el cumplimiento de las demandas; sin embargo es necesario que la operación

del mismo permita minimizar los efectos ambientales negativos. Esto requiere conservar

no solo eventos máximos en el río y unas descargas mínimas que garanticen el



4-8

sostenimiento del ecosistema, también mantener con ciertos márgenes de variabilidad el

comportamiento de la serie natural de caudales y niveles a las distintas escalas de tiempo

(mensual, semanal, diaria y horaria), especialmente en una cuenca que tiene ecosistemas

acuáticos tan diversos e importantes como lo es el Complejo Cenagosos del Bajo Sinú y

donde su dinámica hídrica depende en un alto porcentaje de los intercambios con el río

Sinú.

Durante el año 2006 y 2007 los entes generadores, en especial EPM, interpusieron un

reclamo ante la CREG en cuanto a los lineamientos que rigen la operación de Urrá I y por

consiguiente el calculo de la capacidad remunerable teórica (CRT) para los años 2002,

2003, 2004 y 2005, además de cuestionar los criterios utilizados por el ingeniero

Hernando Durán para el cálculo de las curvas guía de operación del embalse Urrá I. A

continuación se extraen unos trozos de la resolución de la CREG al respecto:

“La curva y las restricciones ambientales

Se cuestiona la curva guía mínima reportada por Urrá porque presuntamente no obedece a

criterios ambientales.

No obstante, de las pruebas practicadas no surge tal conclusión.

Los términos de referencia elaborados por Urrá para el estudio que sirvió de soporte a la

elaboración de las curvas guías de manera expresa señalan, dentro del alcance del trabajo, lo

siguiente (Fol. 827):

Mantener como descarga mínima durante el periodo de verano el equivalente a una unidad 70%

de la disponibilidad declarada

(...)

Tener en cuenta los resultados del estudio de Control de Inundaciones (Documento GC-280-

532-146), realizado por Gómez Cajiao.

(...)

Minimizar las descargas por el rebosadero.

Para la elaboración de las curvas guías se debe tener en cuenta lo indicado en el Acuerdo CNO

No. 153 de julio 27 de 2001.

Tener en cuenta las restricciones ambientales contempladas en la Licencia Ambiental’.”

Estas restricciones ambientales, según los referidos términos de referencia (Fol. 826), se

resumen así:

CAUDALES MÍNIMOS: (...)



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INTERCAMBIO DE AGUAS CON LAS CIÉNAGAS: (...)

CRECIENTES ARTIFICIALES: (...)

MANEJO HIDRÁULICO DE LOS CAÑOS BUGRE Y AGUAS PRIETAS: (...)

En el Informe Final de octubre de 2003 del estudio que sirvió para el diseño de las curvas guía

de Urrá elaborado por el Ingeniero Hernando Durán, se reconocen como propósitos de la

central Urrá I (Fol. 375), los siguientes:

Control de caudal máximo descargado al río en condiciones de creciente para evitar

inundaciones aguas abajo.

Control de caudal mínimo descargado al río para mantener condiciones ecológicas y de calidad

del agua aguas abajo.

Utilización de los aportes hidrológicos en el año para generación de energía eléctrica.

(...)”

En el mismo estudio (Fol. 372) se reconocen como restricciones ambientales sobre la operación

de la central:

Caudal mínimo en la estación de verano.

Caudales mínimos para mantener el ecosistema río-ciénagas

Crecientes artificiales para estimular la reproducción de las especies ícticas y reofílicas

Utilización de las compuertas de fondo únicamente en condiciones de creciente más críticas

que las históricas.

Estas razones llevaron al perito a dictaminar que “… en la elaboración de las Curvas se

consideraron las condiciones asociadas con el uso del agua para propósitos diferentes al de

generación de energía eléctrica, específicamente las indicadas en el acápite B de este PUNTO

1.1.”.

En el mismo sentido el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, por las

consideraciones que aparecen en los tres (3) conceptos rendidos dentro de la presente

actuación administrativa, conceptuó que “… Urrá S.A E.S.P., ha cumplido satisfactoriamente

con los requerimientos establecidos en la licencia ambiental referentes a las garantías de

calidad del agua en el río Sinú, de garantizar el caudal mínimo ecológico a dejar aguas abajo

del sitio de presa, correspondiente a 75 m3/s y con el requerimiento de operar de manera que

se asegure la entrada de huevos, larvas y alevinos a la ciénaga Grande de Lorica.”

Aun cuando podría pensarse que el cumplimiento de las restricciones ambientales a que está

sujeto el embalse de Urrá no es garantía de que la curva guía mínima declarada para el cálculo

de la CRT del Cargo por Capacidad incorpore tales restricciones, la circunstancia de que la

operación del embalse haya respetado dicha curva si es indicativa de tal circunstancia.



4-10

En suma, no existen razones, indicios o pruebas que le permitan a la CREG concluir que la

curva guía mínima reportada por Urrá para el cálculo de la CRT del cargo por capacidad de los

periodos 2003-2004 y 2004-2005 no corresponde a criterios ambientales o de restricciones del

agua para propósitos diferentes al de generación de energía. Todo lo contrario, las pruebas

allegadas indican que en ella están incorporadas tales restricciones.

Ahora bien, que la curva guía mínima incorpore además de las restricciones ambientales otros

criterios, es asunto diferente que se analizará en el título siguiente.

Maximización de la energía con la curva guía mínima

Los agentes generadores que dieron lugar a esta actuación administrativa han informado que la

curva guía mínima reportada por Urrá obedece al propósito exclusivo de maximizar la energía

que aporta la central durante la estación de verano sin que medie consideración o restricción

alguna en el uso del agua para propósitos diferentes al de la generación de energía. Dicen que

la curva guía reportada tiene propósitos comerciales y no ambientales.

En el título anterior se pudo establecer que no hay razones para concluir que la curva guía

mínima reportada por Urrá no incorpore las restricciones ambientales a que está sujeto el

embalse. Las pruebas recaudadas indican que sí las incorpora. Resta por determinar si,

además, incorpora el criterio de maximización de la energía aportada en la estación de verano y

si dicho criterio riñe con la definición de curva guía mínima contemplada en la Resolución CREG

074 de 2002.

De las pruebas recaudadas se deduce claramente que en la elaboración de la curva guía

mínima de Urrá se incorporó como objetivo, la maximización de la generación de energía en la

estación de verano. Así lo revelan los términos de referencia que precedieron la contratación del

estudio para el diseño de las curvas guía de Urrá:

“Para la elaboración de las curvas guías el Contratista debe lograr maximizar el recurso hídrico

para la generación de energía eléctrica y optimizar las curvas con el fin de lograr la mejor

Capacidad Remunerable Teórica para el Cargo por capacidad de la central.”

Más adelante, en la definición del alcance de los trabajos a contratar, se señala:

Maximizar la generación de energía durante el año.

Maximización de la Capacidad remunerable Teórica para la central de Urrá..”

En el Informe Final del estudio para el diseño de las curvas guía elaborado por el Ingeniero

Hernando Durán, se señala como uno de los propósitos del estudio, lo siguiente:

“Utilización de toda la capacidad de almacenamiento del embalse para la generación de energía

en la estación de verano en condiciones de hidrología crítica y así lograr el máximo aporte de la

central a la confiabilidad de suministro de energía eléctrica en del país.”

No cabe duda de que la curva guía mínima declarada por Urrá tenía como uno de sus

propósitos, aunque no el único, maximizar el aporte de energía de la central durante la estación



4-11

de verano. La pregunta es sí este propósito cabe dentro de la definición de curva guía

contemplada en la resolución CREG – 074 de 2002:

”Define los niveles mínimos ó máximos mensuales que hay que mantener en el embalse para la

operación sin ningún tipo de restricciones, considerando condiciones asociadas con el uso del

agua para propósitos diferentes al de generación de energía eléctrica, tal como: caudal mínimo

garantizado aguas abajo del embalse, requerimiento de reservas de agua para consumo

humano, riego, navegación, u otros. Aquellos embalses con asignación de Mínimos Operativos

no reportaran Curvas Guías.”

La respuesta del perito, conforme se vio en líneas anteriores, es afirmativa y la comparte la

CREG, por las siguientes razones.

Conforme se puedo establecer atrás, ni la regulación de la CREG ni los acuerdos del C.N.O

definen una prueba, metodología o fórmula conforme a la cual se determinen los valores de las

curvas guías. Por esta razón, la adopción de la metodología es del arbitrio del agente, siempre

que se observen la regulación y los acuerdos del C.N.O y se acoja una que sea aceptada por la

ciencia o por la técnica.

En este caso, según lo refiere el perito, se utilizó una metodología de simulación de uso

frecuente que puede considerarse estándar en el estudio de los embalses hidroeléctricos y

normal en el análisis de sistemas que utilizan el recurso hídrico .

La definición de curva guía mínima contenida en la Resolución CREG – 074 de 2002 exige

expresamente que en ella se definan los niveles mínimos que hay que mantener en el embalse

para operar sin ningún tipo de restricciones, considerando condiciones asociadas con el uso del

agua para propósitos diferentes al de generación de energía eléctrica, vale decir, que en el

diseño de la curva guía mínima sólo se pueden tener en cuenta restricciones originadas en el

uso del agua para propósitos diferentes al de generación de energía eléctrica.

Sin embargo, el aporte de energía, la generación de energía en el verano y el consecuente

aumento de la CRT no es propiamente una restricción sino el objeto restringido y por ello sería

imposible pensar que la curva guía que incorpora restricciones, en este caso ambientales, se

diseñe al margen del objeto restringido; esto es, que se pueda diseñar al margen de aquello que

restringe.

En cualquier metodología de las múltiples posibles para la determinación de curvas guía, la

generación de energía se restringe, más o menos, de acuerdo con la curva definida, lo cual es

inevitable porque el objeto que restringe es inseparable del restringido. Ante esta multiplicidad

de posibles curvas guía mínimas, una de ellas es aquella en la cual el agente, incorporando las

restricciones ambientales del embalse, incluidas condiciones hídricas críticas, maximiza su

generación de energía durante la estación de verano.

Es que ante la ausencia de una metodología específica para la determinación de las curvas

guía, así como no está establecido que el agente deba utilizar o adoptar las curvas guía que

maximizan su generación de energía durante la estación de verano, tampoco está establecido

que debe adoptar aquellas que la minimizan.



4-12

En este caso, el acervo probatorio indica que la curva guía mínima reportada por Urrá, no solo

incorpora las restricciones ambientales a que está sometido el embalse sino que, de manera

especial, el objetivo maximizar la generación de energía durante la estación de verano es

consecuente con el cumplimiento de las restricciones ambientales relativas a la preservación de

la calidad del agua, como lo alegó la defensa de Urrá, lo declaró su Gerente Comercial y lo

confirmó el perito y, por contera, aporta firmeza al Sistema bajo condiciones de hidrología

crítica, como efectivamente se ha verificado con la observancia por parte de Urrá de la curva

guía mínima a partir de su declaración, lo cual no contradice el objetivo del Cargo por

Capacidad.

Es cierto que la definición de curva guía mínima contenida en la resolución CREG – 074 de

2002 exige que la curva que se defina refleje los niveles mínimos que hay que mantener en el

embalse para la operación sin ningún tipo de restricciones, vale decir, que sea la mínima, pero,

no necesariamente esta minimización conduce a la minimización del aporte energético, por el

contrario, dicha minimización tiene vocación de aumentarlo porque el mismo estaría sometido a

una menor restricción. En otros términos, la maximización de la energía es la que garantiza que

la curva guía diseñada sea la mínima.

Lo que maximiza el aporte energético en la estación de verano es la distribución en las curvas

guías de los niveles del embalse a lo largo del tiempo, la cual, siempre que se incorporen las

restricciones por usos diferentes al de generación de energía, es de elección del agente, por

cuanto que, ante la ausencia de una metodología específica, tampoco está previsto que se

utilice un procedimiento estocástico respecto de esta variable inescindible de la definición de la

curva guía mínima.

Finalmente, es cierto que el embalse de Urrá en su calidad de multipropósito reconocida por la

Resolución CREG –066 de 1999, no tiene una utilización prioritariamente energética; sin

embargo, esto no quiere decir que no tenga propósitos energéticos. De hecho la condición

multipropósito incluye el propósito de generar energía, como lo reconoce la citada resolución.

Por esta circunstancia, la incorporación del propósito energético en el estudio soporte de las

curvas guía de Urrá no desvirtúa tal estudio.

En suma, no existen motivos para modificar el parámetro de curvas de operación del embalse

Urrá I de la empresa URRA S.A E.S.P y ordenar una nueva corrida del modelo de largo plazo

que sirvió para el cálculo de la Capacidad Remunerable Teórica del Cargo por Capacidad en el

Mercado Mayorista de Electricidad correspondiente a los periodos 2003 – 2004 y 2004-2005.”

Así, la CREG autoriza mediante la resolución CREG 073-2006 la operación de Urrá I

siguiendo parámetros energéticos y no ambientales.

4.1.5 Mercado energético

El mercado energético Colombiano se rige por las Leyes 142 y 143 del año 1994. En este

marco, el mercado es cambiante y depende de la relación oferta demanda. Así, Urrá I

opera siguiendo lineamientos económicos, respetando los límites técnicos y las

restricciones impuestas en la licencia ambiental.



4-13

La oferta energética horaria de los diferentes entes generadores se realiza con un día de

anticipación y, según la demanda, son despachados a generar. El despacho horario

provoca cambios súbitos pasando de generación mínima a máxima en cuestión de

minutos. Este fenómeno es una grave alteración al régimen de caudales y se puede

apreciar en la Figura 4.36.



4-14

4.2 Metodología (IHA) Índices de Alteración Hidrológica

La aplicación de esta metodología, propuesta por Richter B. D. (1996), se realizó con la

finalidad de encontrar las variaciones que ha tenido el régimen hidrológico del río Sinú a

raíz de la operación del proyecto hidroeléctrico multipropósito Urrá I. Cumpliendo con los

estándares propuestos en la metodología se preparó la serie de registros históricos de

caudal en la estación Angostura de Urrá y la serie de descargas registrada en el sitio de la

presa, que corresponden en localización geográfica. Esta serie sirvió como información de

entrada al programa desarrollado en el lenguaje Fortran por Nature Conservancy llamado

“IHA”, el cual es de libre distribución y se encuentra disponible en la dirección electrónica:

http://www.nature.org/initiatives/freshwater/conservationtools/art17004.html

La base metodológica se encuentra descrita con detalle en Richter et al. (1996, 1997,

1998) también disponible en la misma página web. Adicional a los indicadores resultantes

de la aplicación de esta metodología se obtienen, de una manera complementaria, valores

para establecer un rango aceptable de alteración llamado “RVA” basado en criterios de

tendencias estadísticas históricas y la determinación de las componentes de los caudales

ambientales “EFC”, como se anotó anteriormente en el Marco Teórico de este trabajo.

El periodo de registros analizado está comprendido entre los años 1969 y 1995 para la

serie histórica y entre los años 2000 y 2005 para la serie de descargas de Urrá I. Esto nos

permite comparar un periodo de 27 años de régimen natural contra 6 años de descargas

diarias registrados en el plan de monitoreo de Urrá I.

Como ha sido anotado con anterioridad, esta metodología presenta unas limitaciones de

escala temporal frente a la problemática ambiental asociada a la operación de la central

hidroeléctrica Urrá I. Esta limitación radica principalmente en la imposibilidad de realizar el

análisis a resoluciones diferentes a las diarias. Aun así, como veremos mas adelante, los

efectos de la operación en pulsos horarios son tan evidentes que se manifiestan a escala

diaria.

4.2.1 Grupo 1: Magnitud y condiciones de descarga mensual

Siguiendo detalladamente la metodología IHA, se empieza por el primer grupo el cual

consta de los índices de caudales mensuales. Estas figuras contienen el valor medio de

los caudales registrados para cada mes en cada año, además de la tendencia media del

régimen para cada mes y el rango de variación estándar (RVA) presentado en el régimen



4-15

natural. Adicionalmente estas gráficas muestran los resultados de los IHA (índices de

alteración) que serán útiles posteriormente.

Los rangos de variación naturales, calculados con parámetros estadísticos, son una

muestra de la variabilidad natural de la serie y sirven, más adelante, como punto de

partida para establecer las políticas de manejo de la operación del proyecto hidroeléctrico.

Figura 4.2. Grupo 1. Caudales mensuales Enero.

Si observamos la Figura 4.2 podemos apreciar como para el mes de enero a partir del año

1999, se tiene un leve incremento de 40.9 m3/s en los caudales medios del periodo pos

embalse, y aunque los valores de las descargas para este mes siempre fueron mayores a

la media natural, fluctuaron dentro el rango RVA establecido por esta metodología.

Figura 4.3. Grupo 1. Caudales mensuales Febrero.

Durante el mes de febrero, ver Figura 4.3, se tiene un incremento para los valores medios

de 74 m3/s que es mayor que los valores máximos permitidos en esta metodología



4-16

establecido en 170.2 m3/s para este mes. Como hecho extraordinario se tiene un valor

medio de descargas para el mes de febrero del año 2005 superior a los 300 m3/s que

históricamente es un evento atípico o poco frecuente.

Figura 4.4. Grupo 1. Caudales mensuales Marzo.

Para el mes de marzo, ver Figura 4.4, se tiene que los valores medios de las descargas

presentan comportamientos similares a los presentados para el mes de febrero. Como en

el mes de febrero, los valores de cuadales medios multianuales son mayores que el límite

máximo establecido 199.3 m3/s, excepto para el año 2002 donde el valor medio se

encuentra en el rango de variación establecido por la metodología para este mes.

Figura 4.5. Grupo 1. Caudales mensuales Abril.

El mes de abril, Figura 4.5, presenta en términos generales pocas variaciones a las

presentadas naturalmente, se conserva la media mensual en el rango RVA y el

incremento promedio es de 46.3 m3/s entre el periodo pre y pos embalse. Bajo esta



4-17

metodología el mes de abril respeta los valores técnicos RVA y conserva las tendencias

naturales.

Figura 4.6. Grupo 1. Caudales mensuales Mayo.

Para el mes de mayo, Figura 4.6, se presenta un aumento en los caudales medios

históricos del rio Sinú pasando de tener un caudal medio de 203.4 m3/s en el mes de abril

a 398.4 m3/s iniciando así el periodo de aguas altas del río. La serie de descargas de Urrá

I presenta un incremento de 116 m3/s respecto al mes inmediatamente anterior pero se

encuentra por debajo de la media natural de descargas. Para este mes se conserva la

tendencia natural y los valores de caudales medios se encuentran en el rango RVA

establecido por la metodología.

Figura 4.7. Grupo 1. Caudales mensuales Junio.

Durante el mes de junio, ver Figura 4.7, la tendencia natural muestra aumento en los

caudales medios históricos respecto al presentado en el mes de mayo aunque a una



4-18

menor tasa y este valor medio llega a los 452.1 m3/s. La serie de descarga de Urrá I

conserva la tendencia media mensual natural y respeta los limites RVA de la metodología.

Figura 4.8. Grupo 1. Caudales mensuales Julio.

Para el mes de julio, Figura 4.8, se aprecia como se mantienen las tendencias naturales y

se acentúa la temporada de aguas altas del río, manteniéndose la media mensual natural

y respetándose los limites RVA en la serie de descargas de Urrá I.

Figura 4.9. Grupo 1. Caudales mensuales Agosto.

Durante el mes de agosto, Figura 4.9, se mantienen los valores en el rango RVA pero se

registra una disminución en los valores de caudal medio de 60.2 m3/s entre el periodo pre

y pos embalse debido a que algunos valores pasan el límite mínimo RVA haciendo

descender el valor de la media mensual pero en términos generales se conservan las

tendencias históricas mostradas naturalmente.



4-19

Figura 4.10. Grupo 1. Caudales mensuales Septiembre.

Para el mes de septiembre, Figura 4.10, se aprecia como la tendencia de los caudales

medios del periodo pre embalse sobre pasa los valores de caudales medios del periodo

pos embalse en 59.3 m3/s, marcando así un mes de almacenamiento en el embalse que

se empieza a notar en los valores de los valores medios mostrados en los gráficos. Para

este mes se conservan los valores medios en los limites RVA pero muy cerca del límite

mínimo siendo sobrepasado en dos ocasiones en los años 2001 y 2004.

Figura 4.11. Grupo 1. Caudales mensuales Octubre.

En el mes de octubre, Figura 4.11, se aprecia como en la serie histórica la media mensual

natural asciende a un valor de 464.9 m3/s, la más alta del ciclo de caudales naturales. La

serie de descargas del embalse Urrá I muestra un valor medio de 365.4 m3/s, 99.5 m3/s

por debajo de la media natural para este mes y se sobrepasa el límite mínimo RVA

establecido por la metodología para este mes. El efecto de almacenamiento en el mes de

octubre es bastante notorio y se aprecia como esta media descendió a 250 m3/s en el año

2004.



4-20

Figura 4.12. Grupo 1. Caudales mensuales Noviembre.

Para el mes de noviembre, Figura 4.12, se tiene que las tendencias presentadas para el

mes anterior se conservan y las tasas de descargas medias de Urrá I se mantienen en

361 m3/s marcándose el final del periodo natural de aguas altas del río. Durante este mes

se mantienen los valores medios de las descargas de Urrá I menores a los valores

naturales como se marcó en el mes de octubre pero no se sobrepasa el límite RVA

mínimo establecido por la metodología.

Figura 4.13. Grupo 1. Caudales mensuales Diciembre.

En el mes de diciembre, Figura 4.13, se tiene que se empieza la temporada de aguas

bajas del río y los valores medios mensuales naturales descienden de 420 m3/s a 280

m3/s de noviembre a diciembre. Para este mes las descargas de Urrá I vuelven a estar por

encima de la media natural y las tendencias medias mensuales se mantienen

respetándose los limites RVA establecidos por la metodología.



4-21

Tabla 4.2. Resultados del análisis mensual con límite de RVA. Datos en m3/s.

Coeff. of Coeff. ofMeans Variation Minimum Maximum Means Variation Minimum Maximum Low High

Parameter Group #1January 155.9 0.4801 66.65 384.5 196.8 0.2131 127 240.1 81.04 230.7February 118.3 0.4384 49.64 252.6 192.3 0.3523 126.6 314.7 66.45 170.2March 117.7 0.6935 42.19 399.3 235.1 0.1688 158.2 267.2 71.81 199.3April 203.4 0.5028 68.13 453.3 249.9 0.1484 193.7 293.8 101.1 305.7May 398.4 0.2953 170.9 562.5 367.9 0.1886 280.7 434 280.8 516.1June 452.1 0.2107 301.9 631.5 450.6 0.104 417.8 543.2 356.9 547.4July 467.7 0.1544 349.1 613.4 462 0.1254 411.6 567.9 395.5 539.9August 444.3 0.2167 212.8 736.2 384.1 0.2272 285.2 493.9 348 540.5September 421.7 0.1661 275.8 555.6 363.4 0.1676 259 423.6 351.7 491.8October 464.9 0.1454 349.8 616 365.4 0.2069 237.6 461.9 397.3 532.5November 419.8 0.216 303.7 676.6 361 0.2289 267.8 493.8 329.1 510.4December 280.7 0.2842 148.9 501.9 300.5 0.2269 219.8 387.8 201 360.5

RVA BoundariesPre-impact period: 1969-1995 Post-impact period: 2000-2005

Figura 4.14. Alteración de los caudales medios mensuales multianuales encontrados en la metodología IHA.

En el ciclo anual, Figura 4.14 y la Tabla 4.2, podemos ver claramente el periodo de aguas

altas entre los meses de junio y octubre y el periodo de aguas bajas entre enero y marzo.

Entre estos periodos, existen meses de transición como son noviembre y diciembre, en el

paso de aguas altas a bajas, y los meses de abril y mayo, en el cambio de aguas bajas a

altas. Estos meses de transición presentan valores RVA mas separados entre si, o

presentan un rango más amplio para la variabilidad de los caudales medios históricos,

siendo estos donde mayores cambios de caudales existen.



4-22

En esta figura además se puede apreciar de forma general como se ha alterado el

régimen de caudales del río Sinú, de este se destaca:

El régimen de descargas de Urrá I (color rojo) es un flujo regulado donde su ciclo de

caudales, mes a mes, presenta cambios suaves de menor escala que los presentados

naturalmente por el río (color verde).

El rango de variación RVA se sobrepasa en los meses de febrero y marzo para el periodo

de aguas bajas y en el mes de octubre para su mínimo en el periodo de aguas altas.

La operación de Urrá I ha causado que los caudales medios del río Sinú sean mayores en

el periodo de aguas bajas (diciembre, enero, febrero, marzo y abril) y sean más bajos

para los meses de aguas altas (mayo, junio, julio, agosto, septiembre, octubre y

noviembre). Además, el mes de máximas aguas altas pasó de ser octubre en condiciones

naturales a ser julio después de la operación de Urrá I. Caso similar se presenta para los

caudales de aguas bajas pasando a ser el mes más seco febrero, después de la entrada

en operación de Urrá I, donde naturalmente era marzo en la serie natural.

Es evidente como el efecto de almacenamiento del embalse se acentúa y se tiene como

periodo de almacenamiento el final de la temporada de aguas altas (agosto, septiembre,

octubre y noviembre) y como periodo de descarga de ese volumen almacenado el periodo

de aguas bajas (diciembre, enero, febrero, marzo y abril).

4.2.2 Grupo 2: Magnitud y duración de condiciones extremas

En este grupo se incluyen las condiciones mínimas y máximas de caudales antes y

después de la entrada en operación del embalse Urrá I. Este análisis busca evaluar el

comportamiento en cuanto a frecuencia y duración de este tipo de eventos extremos. Para

esto la metodología IHA se basa en los registros diarios de caudales antes y después de

la operación del embalse y se registran de forma grafica los resultados de caudales

máximos y mínimos para periodos de:

1 día de duración.

3 días de duración.






4-23

Igual que en el grupo anterior, se calculan los límites RVA en cada caso y de forma

grafica se analizan los resultados obtenidos para el río Sinú, sin y con la operación del

embalse Urrá I.

Caudal mínimo de 1 día de duración

Figura 4.15. Caudales mínimos de 1 día de duración

La Figura 4.15 muestra los registros de caudales mínimos de un día de duración y en esta

se aprecia que:

La tendencia natural de la serie presenta un caudal mínimo diario de 66 m3/s.

El rango de variación permitido por la metodología se encuentra entre los 45 m3/s y los 90

m3/s.

Con la operación de Urrá I esta tendencia se encuentra alrededor de los 82 m3/s

presentando un incremento de 16 m3/s y nunca ha sido menor a 75 m3/s, con lo que se

garantiza el cumplimiento de las restricciones, en cuanto a caudales mínimos, impuestas

por el Ministerio en la Licencia Ambiental de operación otorgada a Urrá I.

Caudal mínimo de 3 días de duración

Para los caudales mínimos de 3 días de duración, Figura 4.16, se tiene que:

La tendencia natural es a registrar menores caudales, del orden de 69 m3/s en promedio.



4-24

Figura 4.16. Caudales mínimos de 3 días de duración

Con la operación de Urrá I se registra un promedio de 88 m3/s para esta duración.

Los datos registrados para Urrá I se empiezan a acercar al límite máximo permitido por la

metodología RVA.



En relación con los caudales mínimos de 7 días de duración, Figura 4.17, se tiene:

La tendencia natural está cercana a los 70 m3/s en promedio.

Con la operación de Urrá I se tiene un promedio de 95 m3/s.

Con la operación del embalse se supera el limite máximo RVA en los años 2000 y 2001, y

el promedio está muy cercano al valor límite RVA.



4-25



Para caudales mínimos de 30 días de duración, Figura 4.18, se tiene:

Con la operación de Urrá I se tiene un promedio de 140 m3/s y la tendencia natural

marcaba 85 m3/s.

Los valores registrados con la operación del embalse superan el valor máximo RVA casi

todos los años.



Para los caudales mínimos de 90 días de duración, Figura 4.19, se tiene:

La tendencia natural registra un caudal promedio de 120 m3/s en cada trimestre seco.



4-26

Con la operación de Urrá I se tiene una tendencia de 210 m3/s, 90 m3/s mayor que la

registrada naturalmente.

Igual que para los mínimos de 30 días de duración se sobrepasa en su totalidad el rango

permitido por la metodología IHA. Para esta duración se registran caudales 90 m3/s

mayores.

En términos generales los caudales mínimos en las escalas temporales evaluadas

siempre estuvieron por encima de los 75 m3/s con la operación de Urrá I, respetando los

límites impuestos por la Licencia Ambiental.

Se presenta una alta alteración hidrológica para los eventos de más de un día de

duración, llegando a ser la más alta para 30 días de duración, es decir, con la operación

de Urrá I se registran caudales mínimos notoriamente mayores, para las mismas

duraciones. Con esto se hace evidente que la variabilidad de la serie de descargas en las

temporadas secas, es mucho mayor con la operación de Urrá I.

Caudal máximo de 1 día de duración

Figura 4.20. Caudales máximos de 1 día de duración

Respecto a los caudales máximos de un día de duración, Figura 4.20, se tiene:

La tendencia natural registra un valor promedio de 1150 m3/s.

Con la operación de Urrá se tiene un valor promedio de 700 m3/s, 450 m3/s menor que la

tendencia natural.

Se sobrepasa el valor mínimo para el rango RVA establecido por la metodología.



4-27

Se presenta una incapacidad técnica del embalse para poder descargar valores mayores

a los 700 m3/s. Solo se puede superar este valor mediante la apertura de la descarga de

fondo.

Caudal máximo de 3 días de duración

Figura 4.21. Caudales máximos de 3 días de duración

Para los caudales máximos de tres días de duración, Figura 4.21, se tiene que:

La tendencia natural es a registrar valores cercanos a los 910 m3/s.

Con la operación de Urrá I se registran valores promedios de 650 m3/s.

Con la operación de Urrá I no se respetan los limites RVA de la metodología.





4-28

Para los caudales máximos de siete días de duración, Figura 4.22, se tiene:

La tendencia natural registra valores cercanos a los 780 m3/s.

Con la operación de Urrá I se tienen valores promedios de 610 m3/s.

Con la operación de Urrá I no se conservan los valores límite RVA y se mantiene la

tendencia cercana al límite inferior del rango permitido.



Para caudales máximos de treinta días de duración, Figura 4.23, se tiene que:

La tendencia natural es a registrar caudales de 590 m3/s.

Con la operación de Urrá I se registra en promedio caudales de 520 m3/s. Este valor se

encuentra en el rango RVA aunque la mitad de los registros fueron menores que el límite

permitido.


Para los caudales máximos de noventa días de duración, Figura 4.24, se tiene que:

La tendencia natural es a registrar valores cercanos a los 501.3 m3/s.



4-29


Con la operación de Urrá I se tienen registros promedios de 460 m3/s. Con este valor se

respeta el rango RVA aunque existan registros por debajo del límite.

En términos generales, existe una restricción técnica para descargar caudales mayores

de 700 m3/s, se debe tener en cuenta que en términos ambientales no es conveniente

realizar aperturas de la descarga de fondo para realizar descargas más altas. De ahí que

exista una diferencia tan marcada en los caudales máximos diarios, de tres días y de siete

días de duración. Para los caudales máximos de treinta y de noventa días de duración no

existe una diferencia tan grande ya que la restricción técnica (700 m3/s) es cercana a los

valores de las tendencias promedias de la temporada de invierno histórica o de aguas

altas del río.

Se presenta una alta alteración hidrológica en eventos menores a siete días de duración

dada por las condiciones anteriormente expuestas.

En este grupo se encuentra también el conteo de días en ausencia de caudal para

corrientes que se secan parte del año y un índice relativo al flujo base de la corriente el

cual muestra alteración en el flujo base, indicando un aumento en la magnitud del flujo

base del río Sinú. Ver Figura 4.25.



4-30

Figura 4.25. días de ausencia de caudal y comportamiento del Flujo Base.

4.2.3 Grupo 3: Cronología de condiciones extremas de descarga

En este grupo se busca analizar los cambios hidrológicos extremos del régimen, se

evalúa el ciclo de máximos y mínimos anuales y las fechas en que se presentan los

máximos y mínimos caudales.

Figura 4.26. Fecha de caudal máximo

Si vemos la Figura 4.26, apreciamos como los caudales históricos marcaban la presencia

de los caudales máximos entre el día 150 y 275, es decir, entre mayo y septiembre. Ahora

con la operación de Urrá I se tiene una alta variabilidad en la cronología de los eventos

máximos, en promedio se presentan alrededor del día 330 del año, en el mes de

diciembre y en ocasiones se presentan durante los primeros días del año cuando lo

regular es esperar caudales bajos típicos de la temporada de verano o de aguas bajas.



4-31

Figura 4.27. Fecha de caudal mínimo

Si vemos los días en que se presentan los caudales mínimos, Figura 4.27, podemos

apreciar una tendencia natural a presentar estos caudales entre el día 50 y el día 100.

Con la operación de Urrá I estos registros presentan mayor variabilidad con los datos más

dispersos, registrando datos entre el día 30 y el día 220, con una media alrededor del día

100. Esto, probablemente, sea debido a periodos de almacenamiento del embalse.

4.2.4 Grupo 4: Frecuencia y duración de los pulsos

La metodología IHA plantea el análisis de los cambios de las descargas en el tiempo,

además de la magnitud, también se tiene en cuenta la duración y la frecuencia. Primero

se seleccionan los eventos llamados pulsos altos y bajos y después se realiza un conteo y

se cuantifica su duración.

Figura 4.28. Conteo de pulsos altos



4-32

En el caso de los pulsos altos, Figura 4.28, se tiene que se ha aumentado la presencia de

pulsos altos con la operación de Urrá I, pasando de 21 a 30 eventos por año. Se

sobrepasa el límite alto (High HA) y la tendencia es a que cada vez sea mayor el conteo

de estos eventos con la operación de Urrá I.

Figura 4.29. duración de los pulsos altos

En el caso de su duración, Figura 4.29, se tiene que su comportamiento es similar en

promedio, pero es claro que su variabilidad es mayor presentando registros mas

dispersos que los presentados en la serie histórica.

Figura 4.30. Conteo de pulsos bajos

Los pulsos bajos son característicos de la temporada de aguas bajas y en este caso,

Figura 4.30, la serie histórica presenta una tendencia estable en el número de estos

pulsos, en promedio se cuentan 6 eventos por año con unos límites RVA muy cercanos al

valor medio, lo que indica poca variabilidad histórica para estos pulsos. Con la operación

de Urrá I se tiene que la frecuencia de estos eventos aumentó considerablemente



4-33

alcanzando un valor promedio de 22 y la tendencia, igual que los pulsos altos, es a

aumentar con el tiempo. Se presenta alta alteración hidrológica en el aumento de estos

eventos.

Figura 4.31. Duración de pulsos bajos

En cuanto a la duración de los pulsos bajos, Figura 4.31, se tiene que también se

presenta alta alteración debida a la disminución en la duración de estos eventos pasando

de 17 días en promedio, a tener solo 4 días de duración con la operación de Urrá I.

4.2.5 Grupo 5: Tasa y frecuencia de los cambios hidrológicos

En este grupo se analizan tres variables y se pretende cuantificar la tasa diaria de

aumento o cambios positivos, cambios negativos y la frecuencia de cambios de positivo a

negativo y viceversa.

Figura 4.32. Tasa de caídas



4-34

Si vemos la Figura 4.32, se aprecia que con la operación de Urrá I se ha aumentado esta

tasa de descensos a valores cercanos a 88 m3/s por día cuando la serie histórica marcaba

cambios negativos cercanos a los 50 m3/s por día. Esto según la metodología IHA es una

alteración significativa al régimen hídrico.

Figura 4.33. Tasa de ascensos

La tasa de ascensos (Rise Rate), Figura 4.33, muestra una serie histórica estable con un

promedio cercano a los 80 m3/s por día, mientras que con la operación de Urrá I se tiene

una media cercana a los 87 m3/s por día.

Figura 4.34. Frecuencia de cambio de tendencia

En cuanto al número de veces en el año en que se ha pasado de tasas de ascenso a

descenso y viceversa (Reversals), Figura 4.34, se tiene que no ha tenido una variación

significativa con la operación de Urrá I.



4-35

4.3 Metodología AVFD. Análisis de la Alteración del

Régimen de Caudales y su Impacto en el río Sinú.

Es evidente y, de alguna manera, obvio que la implantación de una barrera antrópica

como es una presa, la captación de volúmenes de agua y su posterior descarga implican

cambios sustanciales sobre las dinámicas hídricas. En este caso el tema de Urrá I como

ente regulador de caudal es analizado con la finalidad de encontrar, de manera cualitativa

y cuantitativa, sus impactos sobre el régimen de caudales y sus respectivas

consecuencias.

La metodología AVFD hace uso de la información existente, en este caso, las series de

caudales diarios PRE y POS embalse en 4 estaciones de caudal ubicadas aguas abajo

del embalse. Esta información es la base del análisis general de alteración del régimen

del río Sinú.

El río Sinú históricamente ha presentado un régimen de carácter bimodal con dos picos

de caudales máximos en los meses de junio-julio y otro en el mes de octubre. Entre ellos

se encuentra un verano corto que localmente se conoce como veranillo de San Juan,

desarrollándose entre los meses de agosto y septiembre. El verano es esperado para los

meses de diciembre, enero, febrero, marzo y abril.

Los caudales máximos del régimen natural se presentaban con más frecuencia en la

época de invierno y presentaban caudales hasta de 1600 m3/s que provocaban grandes

inundaciones en toda la planicie de inundación y se encargaban de alimentar el ciclo

hídrico anual de los humedales y ciénagas de la zona baja de la cuenca. Hablando de

caudales mínimos se tiene que los caudales típicos de la estación Angostura de Urrá

alcanzaban los 50 m3/s provocando las sequías en la cuenca baja. El caudal medio es del

orden de los 347 m3/s en la estación Angostura de Urrá que es donde se localiza

actualmente la presa. En la Figura 4.35 se aprecia la serie diaria de registros históricos.

Con la entrada en operación del proyecto hidroeléctrico, se alteró inmediatamente el

régimen de caudales. Las restricciones de tipo técnico, máxima descarga 700 m3/s, como

capacidad de diseño y la restricción ambiental, descarga mínima de 75 m3/s, enmarcan

notablemente la serie de descargas y la acotan a variar solo entre estos valores. La

variación del régimen de caudales se hace evidente, Ver Figura 4.36, y se pierde de

manera total la estacionalidad de la serie. Esto trae consigo cambios de dinámicas al

tener un “río mermado” en tiempo de invierno.



4-36

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

06/1968 03/1971 12/1973 08/1976 05/1979 02/1982 11/1984 08/1987 05/1990 01/1993 10/1995

Cau

dal

[m

³/s]

Figura 4.35. Serie de registros de caudal diario en la estación Angostura de Urrá. (IDEAM).

Este tema fue ampliamente tratado y estudiado por la Corporación Autónoma Regional

CVS y por la Universidad Nacional de Colombia en el año 2005. En la Figura 4.36 se

aprecia como cambió el régimen de caudales, pasando de tener una tendencia bimodal

marcada a tener caudales cambiantes que van del límite mínimo de operación al máximo

operable, que obedecen a políticas de tipo económicas que pretenden maximizar el

beneficio económico y marginar los criterios ambientales.

En la Figura 4.36 se puede apreciar cómo evoluciona la alteración del régimen en la serie

de descargas diarias de Urrá I. Terminando el año 1999 y empezando el año 2000 el

embalse se encontraba en su fase de llenado y no era rentable turbinar a caudal máximo.

Durante esta época la temporada estacional de verano fue notoria, sin embargo, en los

años siguientes desapareció paulatinamente esta fase del ciclo anual.



4-37

Figura 4.36. Serie histórica de caudales diarios. Angostura de Urrá vs. Serie de caudales descargados. Urrá

I.

Buscando tener un panorama global de la alteración se podría observar como se

distancian las tendencias históricas y las actuales. Ver Figura 4.36. Es notable la ausencia

de caudales máximos similares a los históricos, así mismo se aprecian caudales mínimos

más bajos para la época de invierno y caudales más altos para la época de verano. Este

hecho, por sí mismo, constituye una grave alteración del régimen natural del río.

Pero todas estas alteraciones, que a simple vista se hacen notar, ahora se analizan con

más detalle. Para esto se estudian la alteración hidrológica en las curvas naturales del río

Sinú.

4.3.1 Análisis de las características generales de las curvas naturales

de caudales y niveles a través del ciclo anual

En el sitio de ubicación de la presa y aguas abajo se encuentran ubicadas las estaciones

hidrológicas Angostura de Urrá, Montería, Sabana Nueva y Cotoca Abajo, ver Figura 4.37



4-38

Estas proporcionan información referente al régimen de caudal de río Sinú en condiciones

naturales y permiten realizar una caracterización del mismo en distintos sitios del cauce.

Se debe tener en cuenta que después de la estación Montería el río Sinú presenta un

efluente, llamado Caño Bugre, que alimenta el principal sistema de humedales de la

cuenca del río Sinú y que devuelve sus aguas al río antes de la estación Cotoca Abajo a

través del caño Aguas Prietas.

El régimen hidrológico del río Sinú es bimodal, con un periodo húmedo o de aguas altas

con dos picos, que se inicia en abril y se prolonga hasta noviembre y una época seca o

de aguas bajas entre diciembre y marzo. El caudal promedio característico desde aguas

arriba hacia aguas abajo, es en la estación de Angostura de Urrá de 349 m³/s, en

Montería de 374 m³/s, en Sabana Nueva de 350 m³/s y en Cotoca Abajo de 397 m³/s. La

diferencia entre Sabana Nueva y Montería es el resultado de los caudales derivados por

el Caño Bugre hacia el Complejo Cenagoso, que en promedio son el 6% del caudal del río

Sinú en Montería. Por otra parte, aunque el caudal medio en Cotoca Abajo luego de la

confluencia del Caño Aguas Prietas en el río Sinú, es muy similar al de Montería, es claro

que en Cotoca Abajo se marca el efecto amortiguador del Complejo Cenagoso.

En la estación Angostura de Urrá (Figura 4.38a) se observa una diferencia para

condiciones de eventos extremos de 1578 m³/s entre el mes más húmedo y el más seco.

En el periodo comprendido entre los meses de diciembre y marzo se presentan bajos

caudales con una media aproximada de 120 m³/s y el periodo entre junio y octubre

registró altos caudales con una media aproximada de 460 m³/s.



4-39

Figura 4.37. Localización de estaciones de Caudal



4-40

a

0

300

600

900

1200

1500

1800

E F M A M J J A S O N D

Cua

dal m

³/s

Q. medios Q. máximos Q. mínimos

b

0

300

600

900

1200

1500

1800


Cua

dal m

³/s


c

0

300

600

900

1200

1500

1800


Cau

dal m

³/s

Q. medios Q. máximos Q. mínimos d

0

300

600

900

1200

1500

1800


Cua

dal m

³/s


Figura 4.38. Ciclos anuales de caudales históricos en el río Sinú. a) Estación Angostura de Urrá. b) Estación

Montería. c) Estación Sabana Nueva. d) Estación Cotoca Abajo.

En la estación Montería los caudales medios conservan la tendencia de la estación

anterior pero con una disminución en la magnitud en casi todos los meses (Figura 4.38b).

La curva de caudales máximos se suaviza conservando su media, igualmente ocurre con

la curva de caudales mínimos. La cuenca comprendida entre Urrá I y Montería actúa

como reguladora de caudales en condiciones naturales, atenuando el efecto de las

avenidas (crecientes) sin ocurrir lo mismo para periodos o meses secos, fenómeno

atribuible a La Ciénaga de Betancí. Esta ciénaga realiza sus aportes al caudal del Río

Sinú en los periodos húmedos y se convierte en un efluente, para el mismo, en los meses

secos (febrero, marzo y abril). La cuenca comprendida en el tramo entre Angostura de

Urrá y Montería, en condiciones naturales amortigua hasta en un 40% las crecientes

registradas en Angostura de Urrá (CVS y UNALMED; 2005).

El comportamiento de los caudales en Sabana Nueva (Figura 4.38c) es similar a los de

Montería (Figura 4.38b), tanto para los medios como para los mínimos; la diferencias se



4-41

presentan entre los caudales máximos, ya que es precisamente durante estos eventos

que el río deriva agua hacia el Caño Bugre, reduciendo el caudal en el cauce principal.

Los ciclos anuales de caudales de las estaciones Montería (Figura 4.38b) y Cotoca Abajo

(Figura 4.38d), localizadas respectivamente antes y después del Complejo Cenagoso, son

muy parecidos no solo en forma sino también en magnitudes; los caudales medios de

Cotoca Abajo solo exceden a los de Montería en la mitad del año (junio a enero). Por otra

parte los caudales máximos mensuales son más altos en Montería, mientras que los

mínimos presentan un comportamiento similar a los caudales medios. Tales

características son producto del efecto amortiguador del complejo de humedales, que está

en la capacidad de atenuar parte de las crecientes del río Sinú y de regular los aportes de

su propia cuenca.

Revisando el comportamiento del Complejo Cenagoso del Bajo Sinú se tiene que el ciclo

anual de niveles responde a las condiciones climáticas locales y a la hidrología del río

Sinú, su principal aportante. El nivel de inundación del Complejo Cenagoso presenta un

ciclo anual unimodal (Figura 4.39). Con un periodo de aguas bajas entre febrero y abril, y

un periodo de aguas altas entre agosto y octubre; las transiciones de aguas altas a bajas

y viceversa, ocurren respectivamente de noviembre a enero y de mayo a julio.

0

300

600

900

1200

1500

1800


m³/s

Caudales M edios 1969-1995 Caudales M edios 2000-2004

Caudales M aximos 1969-1995 Caudales M aximos 2000-2004

Caudales M inimos 1969-1995 Caudales M inimos 2000-2004

M OM IL CICLO ANUAL

2

3

4

5

6

7

8


Niv

el [m

]

Niveles M edios 1969-1991 Niveles M edios 2000-2004

Niveles M áximos 1969-1991 Niveles M áximos 2000-2004

Niveles M ínimos 1969-1991 Niveles M ínimos 2000-2004

Figura 4.39. Ciclo anual. Izquierda: Río Sinú, Estación Angostura de Urrá. Derecha: Complejo Cenagoso del

Bajo Sinú, Estación Momil.

Comparando los ciclos anuales de las estaciones Momil y Angostura de Urrá, antes y

después de la puesta en marcha del proyecto hidroeléctrico (Figura 4.39). Se observa

claramente, que en el caso del río Sinú, el régimen actual en este sitio, conserva las

características generales en cuanto a caudales promedios multianuales, además, posee

un notable efecto regulador de caudales máximos y mínimos. En el caso del Complejo

Cenagoso del Bajo Sinú, se aprecia como los niveles medios mensuales actuales superan

los niveles históricos, los niveles mínimos son más altos y los niveles máximos se regulan

producto de la operación del embalse.



4-42

4.3.2 Cambios en la recesión de los caudales y acción pulsátil de la

operación de embalse

Teniendo como base la información de caudales diarios descargados por Urrá I y la serie

de caudales diarios históricos de la estación Angostura de Urrá se realizan las curvas de

duración desagregadas por meses. Esta desagregación permite ver, de manera gráfica, la

magnitud de la alteración de las curvas naturales en la época de recesión y también en

aguas altas.

En la Figura 4.40 se muestran las curvas de duración obtenidas para la estación

Angostura de Urrá.

Se observa que los meses de estiaje (enero – abril), inician con una mayor ocurrencia de

caudales superiores a los 200 m³/s. En los meses de mayo a septiembre hay una

“transición”, este cambio se produce entre los 500 y 600 m³/s, es decir, para estos

caudales la probabilidad de excedencia es mayor después de la puesta en marcha del

proyecto hidroeléctrico; mientras que para los mayores la probabilidad de excedencia es

menor. Octubre y noviembre corresponden a meses de invierno y donde el Complejo

Cenagoso alcanza su máximo nivel de inundación, para estos meses la probabilidad de

excedencia es menor en todos los caudales. Se observa que actualmente se alcanza

como máximo caudales de 800 m³/s, mientras que antes de la operación del embalse los

caudales superaban los 1300 m³/s.

En las curvas de duración ya se hace evidente un cambio importante en la curva de

recesión de los caudales. Esta situación se confirma realizando un análisis a una escala

temporal más detallada. Para esto se analiza una serie de caudales descargados horarios

(verano e invierno) con una serie de caudales históricos horarios desagregada

temporalmente de la serie diaria correspondiente.

En la Figura 4.41 se compara la serie Angostura de Urrá con los caudales obtenidos en el

sitio de descargas, a nivel horario en un verano (gráfica superior) y un invierno (gráfica

inferior), con el objetivo de identificar los pulsos en la operación del embalse y las

variaciones en la recesión. En los recuadros se visualiza en mayor detalle la semana del

verano comprendida entre el 7 y el 15 de febrero del año 2004 y la semana del invierno

comprendida entre el día 1 y el 8 del mes de octubre del mismo año para ambos estados.



4-43

Enero

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3 /s

Febrero

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3 /s

Marzo

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3 /s

Abril

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3 /s

Mayo

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3/s

Junio

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3 /s

Julio

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3 /s

Agosto

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3/s

Septiembre

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3 /s

Octubre

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3/s

Noviembre

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3/s

Diciembre

0

400

800

1200

1600

0 25 50 75 100

% de excedencia

Q m

3/s

Figura 4.40. Curvas de duración diarias a nivel mensual



4-44

Figura 4.41. Comparación de caudales en un periodo de invierno y otro de verano típicos. Estación

Angostura de Urrá.

Se observa claramente que en verano se altera el patrón natural de la recesión. En

condiciones naturales, durante este periodo se presentaban caudales menores a los

actuales y con variaciones mínimas; mientras que, con la operación de embalse se

producen caudales de altas magnitudes, característicos de la época de invierno. Por otro

lado, en invierno se hace evidente el efecto atenuador de picos asociados a los eventos

máximos naturales. A nivel horario ya es clara la acción pulsátil del embalse, en los

recuadros se evidencia como los caudales varían de una hora a otra en 350 m³/s.

Analizando primero el invierno se identifica como en el día 1 se están descargando 100

m³/s durante casi todo el día y en la hora 16 del mismo día se pasa a descargar 450 m³/s,

luego en la hora 21 se descarga nuevamente 100 m³/s, esto significa que la operación se

realiza con menos de una turbina casi todo el día y después con más de dos,

posteriormente pasan a operar con menos de una turbina nuevamente; lo mismo ocurre

en el día 2 y el día 5; el día 6 y 7 los pulsos son un poco menores, pero en general esta

acción pulsátil es común todo el tiempo. Por otra parte no se encontraron muchas

diferencias entre los veranos y los inviernos desde que opera el embalse, sin embargo

para la semana que se está analizando en el verano, las variaciones son mayores, estas

alcanzan a ser hasta de 550 m³/s de una hora a otra, y los caudales máximos

descargados en ocasiones son mayores que los descargados en invierno.



4-45

4.3.3 Estimación cambios la variabilidad de las magnitudes de los

caudales

Contando con la información histórica de caudales en el río Sinú y niveles en el complejo

lagunar y con la información reciente de descargas y niveles diarios, se realizó un análisis

de variabilidad sobre las series de registros. Éste consistió en el cálculo de la diferencia

algebraica entre un registro y el inmediatamente anterior. En la Figura 4.42 se muestran

las series de variación de caudales diarios antes y después de la construcción y operación

del embalse, para la estación Angostura de Urrá y las descargas de Urrá I.

Se observa que antes existían variaciones muy altas en los caudales en el inverno y

mínimas en el verano, además se presentaban con una periodicidad bastante notoria.

Actualmente, como consecuencia del efecto regulador que tiene el embalse sobre los

caudales, esta periodicidad se perdió y se presenta una alta variación durante todo el año

sin tener una diferencia clara del invierno y el verano. Para los años 2000 y 2001 todavía

se aprecia como son más estables los caudales en la época de verano, sin embargo,

estos periodos de estabilidad veraniega desaparecen para los siguientes años. El rango

de variación de esta serie está claramente marcado entre 75 m³/s, caudal mínimo según

la Resolución 838 de 1999 del Ministerio de Medio Ambiente, y 700 m³/s máximo caudal

por restricción técnica máxima de operación. En términos generales, se encontró un

aumento evidente en la tasa media de variación de caudales a nivel diario, pasando de

59.9 m³/s a 78.8 m³/s con la operación de Urrá I y además existe una disminución en la

tasa máxima de variación pasando de 1033 m³/s a 582 m³/s.

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005

Caud

al (

m3/s

)

Periodo (1968-1995) Periodo (1999-2005)

Figura 4.42. Variación diaria de la serie de caudal en la estación Angostura de Urrá (1968-1995) y el sitio de

descarga (1999-2005).



4-46

4.3.4 Estimación de los cambios en las frecuencias y duraciones de los

eventos

La Figura 4.43 muestra la distribución de los eventos antes y después del embalse. En

esta se observa que en las descargas diarias de Urrá I los caudales de 150 a 550 m³/s, un

intervalo bastante amplio, presentan una frecuencia relativa entre 4% y 6%, mientras que

en la serie de caudales históricos esta frecuencia se alcanza en caudales entre 350 y 550

m³/s, un intervalo mucho menor. Por otro lado en la serie de caudales históricos, la

frecuencia relativa se comporta como una distribución normal, mientras que en la serie de

descargas crece súbitamente de 100 a 150 m³/s alcanzando un valor de 4 y en adelante

crece lentamente hasta alcanzar los 500 m³/s, a partir de este valor decrece rápidamente

hasta alcanzar los 700 m³/s. También se observa que la frecuencia en la serie de Urrá I

empieza a decrecer conforme se llega al punto de potencia óptima de las máquinas

generadoras de Urrá I.

0

1

2

3

4

5

6

7

50

125

200

275

350

425

500

575

650

725

800

875

950

102

5

110

0

117

5

125

0

132

5

140

0

147

5

155

0

m3/s

Fre

cuen

cia

Rel

ativ

a (%

)

Angostura de Urrá 1969-1995 URRA I 1999-2005

Figura 4.43. Porcentaje de eventos que exceden un determinado caudal diario en la serie histórica y en la

serie de descargas de Urrá I.

Analizando la duración de estos eventos, Figura 4.44, se aprecia que para caudales

comprendidos entre 100 m³/s y 400 m³/s la duración máxima de los eventos disminuye

considerablemente con la operación de Urrá I, pasando de duraciones de 300 días a tener

duraciones entre 50 y 100 días como máximo. La duración media de estos eventos,

muestra como para la operación de Urrá I se ha disminuido la duración de los eventos que

exceden umbrales de caudal entre 100 y 400 m³/s, además se observa un cambio abrupto

a los 150 m³/s aproximadamente.



4-47

Duración máxima de los eventos por encima del caudal

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Caudal (m3/s)

Du

raci

ón

(día

s)

Angostura de Urrá (1968-1995) Urrá I (1999-2005)

Duración media de los eventos por encima del caudal

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Caudal (m3/s)

Du

raci

ón (

días

)

Angostura de Urrá (1968-1995) Urrá I (1999-2005)

Figura 4.44. Gráficos comparativos de duración máxima y media de los eventos de excedencia.

Aplicando el mismo proceso de selección de eventos para identificar la frecuencia relativa

de caudales y la duración de eventos en las series horarias, Figura 4.45, se vuelve a

evidenciar la presencia recurrente de eventos alrededor del óptimo operativo de potencia

de Urrá I. En el verano, la serie histórica tiene frecuencias más altas entre los 75 y los 250

m³/s, concentrándose alrededor de los 125 m³/s y de los 150 m³/s, mientras que el verano

reciente tiene sus frecuencias más altas entre los 375 y 600 m³/s. Además para todos los

caudales menores de 300 m³/s, las frecuencias son menores después de la operación de

Urrá y por encima de este valor son mayores pasando de tener una frecuencia de 1%

históricamente, a más de 6% actualmente. En el invierno las series actuales presentan un

comportamiento similar al presentado históricamente, en cuento a la distribución de la

frecuencia de los eventos.

0

2

4

6

8

10

12

25 50 75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

375

400

425

450

475

500

525

550

575

600

625

650

675

700

725

m³/s

Fre

cuen

cia (%

)

Verano histórico 1979-1980 Verano reciente 2003-2004

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

25 75 125

175

225

275

325

375

425

475

525

575

625

675

725

775

825

875

925

m³/s

Fre

cuen

cia

(%)

Invierno histórico 1980 Invierno reciente 2004

Figura 4.45. Distribución de frecuencia de eventos que exceden un determinado caudal diario en un evento

de verano (arriba) y de invierno típicos (abajo).



4-48

Si se analizan las curvas de frecuencia absolutas encontradas para cada periodo

estacional, Figura 4.46, se hace evidente el aumento de estos eventos en altas

proporciones, las frecuencias encontradas son mucho mayores con la operación de Urrá I.

Se puede apreciar como en el verano histórico no se presentaron eventos mayores a los

350 m3/s y para el verano reciente se presentaron 458 eventos que sobrepasaron este

caudal umbral.

0

10

20

30

40

50

60

70

25 50 75 100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

375

400

425

450

475

500

525

550

575

600

625

650

675

700

725

m3/s

Nú

mer

o d

e ev

ento

s Verano histórico 1979-1980

Verano reciente 2003-2004

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

25 75 125

175

225

275

325

375

425

475

525

575

625

675

725

775

825

875

925

m3/s

Nú

mer

o d

e ev

ento

s Invierno histórico 1980

Invierno reciente 2004

Figura 4.46. Histogramas de frecuencia absoluta de verano (arriba) y de invierno (abajo)

Para la estación de invierno o de aguas altas, se encontró que el número de evento es

mucho mayor con la operación de Urrá I para todos los valores de caudal menores a los

700 m3/s, limite técnico de operación. El aumento de la frecuencia de estos eventos es

dramático, pasando de tener hasta 180 eventos donde lo natural es solo 20 eventos.

En cuanto a la duración de los eventos, se tiene que en general los eventos de

excedencia de caudales presentan una menor duración para todo el rango de caudales en

el verano reciente (Figura 4.47). La duración de los eventos máximos es de gran

importancia, ya que alteran notablemente los ciclos ambientales aguas abajo de la presa.

El régimen de caudales horarios se ha alterado en su duración máxima y media. En la



4-49

misma Figura se aprecia como los eventos que, en verano, excedían naturalmente

caudales de 150 m³/s tenían una duración máxima por encima de las 600 horas, en el

régimen de Urrá I para este mismo caudal, solo se registra un valor menor a 200 horas.

Caso contrario ocurre con caudales superiores a 300 m³/s donde la duración máxima

actual de estos eventos duplica la duración máxima natural del los mismos.

Si se observa el periodo de lluvias o invierno, se aprecia como las descargas de caudal

horario para el invierno del año 2004, se mueven básicamente entre los límites técnicos

superior e inferior de operación, pasando súbitamente de valores cercanos de 100 m³/s a

valores superiores a 500 m³/s. Estos cambios súbitos de caudal son imperceptibles a otro

tipo de resoluciones temporales, como las diarias, semanales o mensuales.


0

1000

2000

0

100

200

300

400

500

600

700

800

m³/s

Ho

ras



0

100

2000

100

200

300

400

500

600

700

800

m³/s

Ho

ras


Figura 4.47. Gráficos comparativos de duración máxima (Izquierda) y media (Derecha) de los eventos de

excedencia en el verano histórico y reciente.

En cuanto a la duración de los eventos de invierno se tiene que son menores las

duraciones del invierno reciente para todo el rango de caudales, como se aprecia en la

Figura 4.48. En este caso la duración media de los eventos pasó de tener valores

históricos cercanos a las 2000 horas a tener valores menores a las 100 horas para el

mismo caudal umbral. En general los eventos presentan una duración media menor a las

100 horas para todos los caudales después de la operación de Urrá I.


0

1000

2000

3000

4000

5000

0

100

200

300

400

500

600

700

800

m3/s

Ho

ras

Invierno histórico 1980



0

1000

2000

3000

4000

5000

0

100

200

300

400

500

600

700

800

m3/s

Ho

ras

Invierno histórico 1980


Figura 4.48. Duración máxima (Izquierda) y media (Derecha) de los eventos de excedencia en el invierno

histórico y reciente.



4-50

4.3.5 Análisis de la variabilidad diaria histórica vs variabilidad horaria

Con la finalidad de obtener las diferencias entre el régimen natural y el régimen de

caudales alterado, se procedió según la metodología propuesta y se calcularon las tasas

de ascenso y descenso históricas a resolución diaria y las mismas tasas a resolución

horaria después de la operación de Urrá I.

La Tabla 4.3, la Figura 4.49 y Figura 4.50 muestran los resultados obtenidos para la serie

histórica diaria, las tasas presentadas a nivel horario con la operación de Urrá I, las tasas

horarias ideales basadas en las tasas diarias históricas y las proporciones entre las dos

últimas.

Tabla 4.3. Variabilidad histórica diaria vs variabilidad horaria. Datos en m³/s

Mes T asc T desc T asc T desc T asc T desc T asc T descEnero 45.59 -17.38 19.62 -18.97 1.90 -0.72 1033% 2620%

Febrero 32.35 -12.39 15.03 -15.17 1.35 -0.52 1115% 2938%Marzo 35.61 -16.61 15.04 -14.50 1.48 -0.69 1014% 2095%Abril 60.79 -46.80 12.58 -12.65 2.53 -1.95 497% 649%Mayo 98.77 -80.75 16.36 -16.27 4.12 -3.36 398% 484%Junio 114.74 -86.71 18.28 -17.74 4.78 -3.61 382% 491%Julio 107.70 -79.12 27.81 -27.07 4.49 -3.30 620% 821%

Agosto 97.10 -74.23 17.95 -18.30 4.05 -3.09 444% 592%Septiembre 92.24 -69.32 17.90 -19.60 3.84 -2.89 466% 679%

Octubre 102.96 -75.19 26.87 -25.88 4.29 -3.13 626% 826%Noviembre 84.37 -58.03 25.49 -24.55 3.52 -2.42 725% 1015%Diciembre 65.68 -32.08 23.23 -22.75 2.74 -1.34 849% 1702%

Ideal (diaria histórica/24) Proporción Horaria vs Diaria históricaDiaria Histórica Horaria Urrá I

0

5

10

15

20

25

30

Enero Febrero M arzo Abril M ayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

m3/

s

Horaria Urrá I

Ideal (diaria histórica/24)

Figura 4.49. Tasa de ascenso horaria histórica vs horaria Urrá I



4-51

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

Enero Febrero M arzo Abril M ayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre

m3/

s Horaria Urrá I

Ideal (diaria histórica/24)

Figura 4.50. Tasa de descenso horaria histórica vs horaria Urrá I

Después de analizar las tasas de ascenso y descenso se tiene que las tasas han

aumentado significativamente, algunas de ellas alcanzando hasta 29 veces la tendencia

histórica.

Se aprecia como las tasas históricas presentan, para todos los meses, tasas de ascenso

mayores que las de descenso. Estas guardan cierta similitud con las tasas de ascenso y

descenso presentes en las hidrógrafas de crecientes.

Con la operación de Urrá I estas tasas son de magnitudes similares entre si, lo que es

indicativo de la existencia de pulsos horarios.

Las tasas presentes con la operación de Urrá I a lo largo del año no presentan cambios

significativos y guardan cierta tendencia lineal hacia un valor fijo, es decir, estas series no

son características de un ciclo hidrológico natural.

MAESTRÍA EN APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRÁULICOS

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ANDRÉS JULIAN VÉLEZ FLÓREZ

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE MINAS

5-1

5 RESULTADOS Y CONCLUSIONES

5.1 Resultados

En el desarrollo de este trabajo se revisaron los lineamientos, parámetros utilizados por

cada metodología, ventajas y desventajas de cada una de ellas, lo que permitió aplicarlas

al caso de Urrá I.

A continuación se presentan los resultados técnicos encontrados para el caso de

aplicación Urrá I.

5.1.1 Metodología IHA Caso Urrá I

Después de aplicar la metodología IHA se obtienen los siguientes resultados:

En términos generales se puede afirmar que, según la metodología IHA, Urrá I cumple

con las curva naturales de caudales mensuales. Se respeta la variación natural mes a

mes, excepto en los meses de febrero, marzo y octubre donde los valores promedios de

las descargas de Urrá I no respetan los límites RVA de la metodología.

Se aprecia la tendencia del embalse a almacenar agua en los meses de aguas altas y

realizar mayores descargas en la temporada de aguas bajas con la finalidad de la

generación de energía.

Como hecho mas relevante se tiene el cambio de condiciones de altas descargas de

caudal en temporada de aguas bajas y viceversa.

Los cambios anteriores causan cambios ambientales que se manifiestan en la

disminución de la disponibilidad de habitad para animales acuáticos, disminuyen la

disponibilidad de la cubierta vegetal, disminuye la disponibilidad de agua para animales

terrestre en algunos periodos del año, disminuye la disponibilidad de alimento para

animales en crecimiento, limita el acceso a zonas de predacion y caza y cambia las

condiciones físico químicas del agua como son la temperatura y el oxigeno disuelto.

Mediante la aplicación de esta metodología se encontró que los caudales mínimos, para

todas las duraciones, presentan un aumento en el caudal, es decir, los eventos mínimos

se presentan con una menor duración y hacen inestable la temporada de aguas bajas.


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FACULTAD DE MINAS

5-2

Para los caudales máximos se encontró que con la operación de Urrá I se registran

descargas no mayores a los 700 m3/s por restricción técnica. Para ninguna duración se

presentan caudales máximos naturales. También es importante anotar que la metodología

indica una alta alteración hidrológica para los eventos máximos de duración menor a 7

días correspondientes a los eventos de crecientes instantáneas, los máximos estacionales

presentan una alteración menor.

Las alteraciones en los máximos y mínimos, anteriormente expuestas, alteran el balance

competitivo, disminuyen la tolerancia al estrés de los microorganismos, no favorecen los

procesos de colonización de las plantas, se dañan las estructuras de los ecosistemas

acuáticos, causan cambios en la morfología del canal y sus condiciones de habitad,

deshidratación de animales y estrés anaerobio de las plantas, disminuye el intercambio de

nutrientes entre el río y los sistemas de ciénagas, aumenta las condiciones de transporte

para ciertos materiales del lecho y disminuye las concentraciones de oxigeno disuelto.

En el análisis del (timing) o tiempos en que se registran los eventos máximos, la

operación de Urrá I pasó a registrar eventos máximos en temporadas de aguas bajas y

los eventos mínimos se distribuyen a lo largo de la primera mitad del año. Si bien en el

caso de los eventos mínimos el promedio se conserva en el rango RVA, los datos se

encuentran muy dispersos. Las alteraciones hidrológicas encontradas en el timing se

manifiestan en la incompatibilidad de los ciclos de vida y en estrés de los

microorganismos, en el acceso a habitad de reproducción y de predación, modifica las

señales migratorias de algunas especies de peces de la zona y altera los procesos de

adaptación y de ciclos de vida de la fauna y flora.

En cuanto a la frecuencia y duración de los pulsos se encontró una tendencia creciente en

la frecuencia de los pulsos altos y bajos, además se encontró una tendencia decreciente

en la duración para ambos casos. Estas alteraciones desfavorecen, principalmente los

ciclos de vida de las plantas, los intercambios de nutrientes entre el río y su planicie de

inundación, los ciclos reproductivos de las aves menores, disminuye la disponibilidad de

suelo mineral y afecta el transporte de sedimentos en los pulsos altos.

Se encontró un aumento ostensible en las tasas de ascenso y descenso con la operación

de Urrá I, aunque la frecuencia permaneció estable, el aumento en estas tasas repercute

en gran medida en la disponibilidad de alimento para la Fauna y la Flora aguas abajo del

embalse, aumenta el estrés y se traduce en la desecación de zonas, disminuyendo la

movilidad de algunas especies y altera las dinámicas de sedimentos y de nutrientes.


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FACULTAD DE MINAS

5-3

5.1.2 Propuesta Metodológica AVFD Caso Urrá I

Este trabajo presenta una metodología sencilla orientada a la evaluación de índices de

alteraciones hidrológicas, generadas por la operación de embalses en cuencas

hidrográficas, a distintas escalas de tiempo. Esta metodología puede utilizarse como un

punto de partida para establecer rangos permisibles en las descargas de caudal del

embalse.

Este trabajo realizó un análisis comparativo en las estaciones localizadas en el río Sinú

antes y después de la puesta en marcha del proyecto y se mostró que, aunque se

cumplen algunas de las restricciones establecidas en la licencia ambiental,

particularmente las relacionadas con los caudales de descarga mínimos y máximos, no se

cumple con lo relacionado a la simulación de la curvas de caudales históricos naturales,

por el contrario, se está sometiendo el sistema a una operación pulsátil a nivel horario que

se traduce en cambios drásticos en la dinámica hídrica tanto del río Sinú como en los

ecosistemas ubicados aguas abajo del embalse.

Se encontraron alteraciones importantes en las curvas naturales de caudales que están

relacionadas principalmente con la frecuencia y duración de los eventos.

El ciclo anual de caudales del río Sinú, en Angostura de Urrá mantiene los caudales

medios multianuales, pero existe un efecto regulador sobre los caudales máximos y

mínimos. En las ciénagas se presenta un aumento en los niveles medios y mínimos, y

disminución en los máximos.

Se presenta una alteración en el patrón natural de la curva de recesión de caudales

mínimos. Durante el verano en condiciones naturales se presentaban caudales menores

a los actuales y con variaciones mínimas, mientras que después de la entrada en

operación del embalse, se producen caudales de altas magnitudes y variaciones,

característicos de la época de invierno. Esto induce a que no existan grandes diferencias

entre los caudales de invierno y verano presentados actualmente.

Existen cambios considerables en la variabilidad de las magnitudes de los caudales y

niveles. Se encontró un aumento en la tasa media de variación de caudales diarios,

pasando de 59.9 a 78 m³/s, además existe una disminución de la tasas máxima de

variación, pasando de 1033 a 582 m³/s.

La operación pulsátil del embalse, es más evidente en la escala horaria, donde se

identificaron variaciones de caudales hasta de 350 m³/s, de una hora a otra.


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FACULTAD DE MINAS

5-4

En la estación Angostura de Urrá, existe un aumento en la frecuencia relativa para los

caudales entre 150 a 400 m³/s, y una disminución en los caudales superiores a 550 m³/s.

Se encontró una disminución en la duración máxima y media de los eventos para

caudales entre 100 y 400 m³/s, pasando de tener duraciones de 300 días a 100 días como

máximo. La duración de los eventos.

Las tasas de ascenso y descenso presentan aumentos significativos que responden a una

operación pulsátil, en donde se aumentan la frecuencia absoluta de eventos y se

disminuye su duración.

5.2 Conclusiones

La propuesta metodológica AVFD (Análisis de Variabilidad, Frecuencia y Duración),

analiza la alteración del régimen de caudales desde un punto de vista Integral, incluyendo

las características, dinámicas de la corriente intervenida y los factores que inciden en ella.

Además, incorpora al análisis eventos de ocurrencia horaria, los cuales responden a

fenómenos del mercado energético colombiano. Esta metodología utiliza la mayor

cantidad de información y de registros hidrológicos; especifica los rangos de caudal más

alterados y caracteriza, de forma detallada, el régimen de caudal natural y la operación

del embalse evaluado.

Al analizar las series horarias en el caso de Urrá I, mediante la metodología AVFD, se

encontró relevante la escala temporal a la cual se realizan los análisis hidrológicos y

ambientales asociados. Mediante la aplicación de esta metodología se encontraron

alteraciones notables en las frecuencias y duraciones horarias de los eventos propios de

las series naturales causadas por las políticas de operación de Urrá I que no fueron

evidentes en el análisis a la escala diaria. Así, la metodología AVFD presentó un mejor

desempeño al involucrar la escala horaria a la evaluación de las alteraciones hidrológicas

en caso de aplicación.

La metodología AVFD es un primer paso, que puede ser la base en el desarrollo de una

herramienta de planeación y manejo de los recursos naturales. Sin embargo, esta debe

ser complementada con censos, mediciones y monitoreos sobre las variables

ecosistémicas que son afectadas por la alteración hidrológica causada por el embalse

analizado. Estas mediciones retroalimentan la metodología y deben ser realizadas

periódicamente para fortalecer los criterios de evaluación hidrológica.

Al caracterizar el régimen natural y cuantificar la alteración hidrológica causada, la

metodología AVFD es una herramienta fundamental para preparar y procesar los insumos


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FACULTAD DE MINAS

5-5

necesarios en la aplicación metodologías de evaluación del impacto ambiental en casos

de embalses con operación sujeta a variabilidad en el corto plazo.

Por otra parte, la metodología IHA presenta 33 índices que son útiles para determinar las

alteraciones hidrológicas de corrientes intervenidas, agrupadas en 5 grupos en donde se

evalúan características importantes del régimen de caudales, basados en las series

hidrológicas diarias PRE y POS operación del embalse. Esta presenta serias limitaciones

de escala temporal lo que confiere limitaciones importantes en cuanto a la variabilidad

presente a la escala horaria.

La metodología IHA, mediante sus índices, determina los efectos nocivos sobre los

ecosistemas. Aunque la determinación de los verdaderos efectos de la alteración

hidrológica no son objeto de este trabajo, estos deben ser valorados in situ mediante un

estudio de impacto ambiental de los recursos naturales, y se deben establecer estrategias

de manejo que permitan la viabilidad de los sistemas ecológicos y energéticos.

El sistema de despacho energético en Colombia condiciona las políticas de

funcionamiento de los generadores de energía. Comúnmente, estos condicionamientos se

traducen en alteraciones en la variabilidad de los regimenes de caudales, velocidades y

niveles aguas abajo de los embalses, cambiando además las dinámicas de transporte de

sedimentos, la interacción con los cuerpos de agua, la oferta de servicios ambientales, la

economía de la zona y las dinámicas de los ecosistemas que dependen

fundamentalmente del régimen hídrico natural.

Para establecer eficazmente las restricciones a los generadores de energía se hace

necesario entender claramente la variabilidad espacio temporal de los procesos

ambientales y su relación con la variación de caudales y niveles de los ríos y ciénagas.

Esta propuesta aporta en este proceso y proporciona herramientas para la determinación

de las características de la elasticidad y resiliencia de los ecosistemas rio-ciénaga que

dependen de la variabilidad espacio-temporal de los caudales y niveles.

Es importante reconocer los tiempos en los procesos ambientales para tener bases claras

al momento de establecer las restricciones de operación impuestas a los generadores de

energía. Procesos como la adecuación de tierras para pastoreo y uso agrícola, cambios

en la disponibilidad de agua para procesos fotosintéticos de las plantas, el desarrollo de

especies de la zona y la germinación de semillas son algunos de los procesos que han

sido descritos por otros investigadores y por la comunidad, que se están perjudicando con

las políticas de operación de Urrá I.


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FACULTAD DE MINAS

5-6

Este trabajo realiza un aporte importante en la identificación de los fenómenos que

ocurren a diferentes escalas de tiempo. La identificación temprana de alteraciones ayuda

a reducir los procesos de degradación ambiental y a la pronta implementación de los

planes de mitigación.

Después de haber revisado estos temas de la alteración hidrológica causada por la

operación de Urrá I, se generan varios interrogantes que cobran importancia con el

tiempo. ¿Será que la sociedad se encuentra preparada para asumir los costos

ambientales de la operación de este tipo de proyectos?, ¿El estado colombiano estará en

la capacidad de cambiar las políticas y estrategias de manejo de los recursos naturales?

Determinar la relación de la variación de niveles y caudales y los efectos de las

alteraciones a los ecosistemas es un tema que debería de ser abordado por equipos

interdisciplinarios que consideren los factores relevantes en este problema.

Para proponer estrategias de operación, basados en los resultados obtenidos, se deben

fortalecer los datos de entrada al análisis. Estudios de hábitat de especies aguas abajo

del embalse, ciclos económicos que dependan del régimen hídrico, dinámicas agrícolas

de la zona, planes de manejo de sistemas de conservación y en general datos de

dinámicas en función del tiempo (timing) serían ideales en este caso.


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ANDRÉS JULIÁN VÉLEZ FLÓREZ


FACULTAD DE MINAS

Bibliografía

BARRIENTOS, Adriana Elizabeth. 2008. Tesis de maestría. Universidad Nacional de

Colombia. Medellín.

CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE LOS VALLES DEL SINÚ Y DEL SAN

JORGE – CVS, 2004. Diagnóstico Ambiental de la Cuenca Hidrográfica del Río

Sinú. Montería.

CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE LOS VALLES DEL SINÚ Y DEL SAN

JORGE – CVS, 2005. Diagnóstico de la Dinámica Hídrica del Complejo Lagunar

del Bajo Sinú. Montería.

CREG, COMISIÓN DE REGULACIÓN DE ENERGÍA Y GAS. Resolución 073 del año

2006. Por la cual se decide una actuación administrativa.

FERNANDEZ, ALEXANDER. Análisis de impactos ambientales ocasionados por las

fluctuaciones del caudal de un rio, debido a la operación de un proyecto de

aprovechamiento hídrico. Universidad Nacional de Colombia. 2007.

GRAF William L. Downstream hydrologic and geomorphic effects of large dams on

American rivers. Department of Geography, University of South Carolina,

Columbia, SC, 29208, USA.

INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES

IDEAM—Universidad Nacional, 1997. El Humedal del Sinú. Bogota. 29p.

En Internet: www.ideam.gov.co/biblio/paginaabierta/Humedal_Sinu.pdf

JOHN K. MAINGI* ET AL, 2002. Quantifying hydrologic impacts following dam

construction along the Tana River, Kenya. Journal of Arid Environments (2002) 50:

53-79.

MAGILLIGAN, Francis J., NISLOW, Keith H. 2005. Changes in hydrologic regime by

dams. Department of Geography, Dartmouth College, Hanover, NH 03755, United

States. USDA Forest Service, Northeastern Research Station, Amherst, MA 01003,

United States.

MARQUEZ. CALLE GERMÁN. Ecología y efecto ambiental de embalses tropicales.

Aproximación con casos colombianos. Universidad Nacional de Colombia. 2001.


___________________________________________________________________________________________________

ANDRÉS JULIÁN VÉLEZ FLÓREZ


FACULTAD DE MINAS

MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Resolución 838 de 1999, Octubre 5, por la cual se

modifica una licencia ambiental. Bogotá D.C: El Ministerio, 1999.

MUMBA M., THOMPSON J.R. 2005. Hydrological and ecological impacts of dams on the

Kafue Flats floodplain system, southern Zambia.

NATURE CONSERVANCY (en línea). Página Web,

http://www.nature.org/initiatives/freshwater/conservationtools/art17004.html

RICHTER, B.D., J.V. Baumgartner, J. Powell, and D.P. Braun. 1996. A method for

assessing hydrologic alteration within ecosystems. Conservation Biology 10:1163-

1174.

URRÁ S.A Y CONSORCIO MONITOREO DEL SINÚ-2004, 2006. Planes de monitoreo

relacionados con los componentes de hidrología e hidráulica contemplados en la

licencia ambiental para la central hidroeléctrica Urrá I. Montería.

XM COMPAÑÍA DE EXPERTOS EN MERCADOS S.A. Base de datos de NEON (Servicio

de Información sobre el Mercado de Energía Mayorista Colombiano). En Internet:

http://sv04.xm.com.co/neonweb/

4 alteraciÓn del rÉgimen de caudales caso urra i

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